最優(yōu)潮流編程 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣編程.pdf

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1、一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱最優(yōu)潮流計(jì)算實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：目的：電力系統(tǒng)分析的潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析的一個(gè)重要的部分。通過對(duì)電力系統(tǒng)潮流分布的分析和計(jì)算，可進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析、評(píng)估，提出改進(jìn)措施。電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算和分析是電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃工作的基礎(chǔ)。潮流計(jì)算是指對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的分析和計(jì)算。通常需要已知系統(tǒng)參數(shù)和條件，給定一些初始條件，從而計(jì)算出系統(tǒng)運(yùn)行的電壓和功率等。本實(shí)驗(yàn)采用簡(jiǎn)化梯度法最優(yōu)潮流進(jìn)行電力系統(tǒng)分析的潮流計(jì)算程序的編制與調(diào)試，獲得電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓，為進(jìn)一步進(jìn)行電力系統(tǒng)分析作準(zhǔn)備。要求：熟悉各種常用應(yīng)用軟件，熟悉硬件設(shè)備

2、的使用方法，加強(qiáng)編制調(diào)試計(jì)算機(jī)程序的能力，提高工程計(jì)算的能力，學(xué)習(xí)如何將理論知識(shí)和實(shí)際工程問題結(jié)合起來。編制調(diào)試電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序。程序要求根據(jù)已知的電力網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型（節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣）及各節(jié)點(diǎn)參數(shù)，完成該電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算，要求計(jì)算出節(jié)點(diǎn)電壓、功率等參數(shù)。三、主要儀器設(shè)備及耗材每組計(jì)算機(jī)1臺(tái)、相關(guān)計(jì)算軟件1套四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一)最優(yōu)潮流的概念最優(yōu)潮流(OptimalPowerFlow，OPF)是指當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和負(fù)荷情況都已給定時(shí)，調(diào)節(jié)可利用的控制變量(如發(fā)電機(jī)輸出功率、可調(diào)變壓器抽頭等)來找到能滿足所有運(yùn)行約束條件的，并使系統(tǒng)的某一性能指標(biāo)(如發(fā)電成

3、本或網(wǎng)絡(luò)損耗)達(dá)到最優(yōu)值下的潮流分布。經(jīng)典最優(yōu)潮流常常在滿足可行性約束和安全性約束的條件下追求最小運(yùn)行費(fèi)用，或者最小網(wǎng)損、最小負(fù)荷、最高電壓水平等等。(二)最優(yōu)潮流的變量：最優(yōu)潮流的變量分為控制變量（u）及狀態(tài)變量（x）。一般常用的控制變量有：（1）除平衡節(jié)點(diǎn)外，其它發(fā)電機(jī)的有功出力；（2）所有發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)及具有可調(diào)無功補(bǔ)償設(shè)備節(jié)點(diǎn)的電壓模值；（3）移相器抽頭位置（4）帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器的變比。（5）并聯(lián)電抗器/電容器容量狀態(tài)變量常見的有：（1）除平衡節(jié)點(diǎn)外，其它所有節(jié)點(diǎn)的電壓相角；（2）除發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)以及具有可調(diào)無功補(bǔ)償設(shè)備節(jié)點(diǎn)之外，其它所有節(jié)點(diǎn)的電壓模值。(三)

4、最優(yōu)潮流的目標(biāo)函數(shù)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行中的最優(yōu)潮流計(jì)算一般以系統(tǒng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)，其數(shù)學(xué)模型如下：（1）全系統(tǒng)發(fā)電燃料總耗量（或總費(fèi)用）f=∑KPi(Gi)iNG∈式中：NG為全系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的集合，其中包括平衡節(jié)點(diǎn)s的發(fā)電機(jī)組。Ki(PGi)是發(fā)電機(jī)組Gi的耗量特性。由于平衡節(jié)點(diǎn)s的電源有功出力不是控制變量，其節(jié)點(diǎn)注入功率必須通過潮流計(jì)算才能決定，是節(jié)點(diǎn)電壓模值U及相角θ的函數(shù)，于是P=PU(,)θ+PGssLs式中：PS(U,θ)為注入節(jié)點(diǎn)s而通過與節(jié)點(diǎn)相關(guān)的線路輸出的有功功率；PLS為節(jié)點(diǎn)s的負(fù)荷功率。所以（1）式可寫成：f=∑Ki(PGi)+Ks(PGs

5、)i∈NGi≠s（2）有功網(wǎng)損，即：f=∑(Pij+Pji)ijNL,∈式中：NL為所有支路的集合。可直接采用平衡節(jié)點(diǎn)的有功注入作有功網(wǎng)損最小化的目標(biāo)函數(shù)minf=minP(U,θ)s由上可見，最優(yōu)潮流的目標(biāo)函數(shù)不僅與控制變量u有關(guān)，同時(shí)和狀態(tài)變量x有關(guān)。因此可用簡(jiǎn)潔的形式表示f＝f（u,x）(四)最優(yōu)潮流的約束條件及其數(shù)學(xué)模型（1）等式約束條件：最優(yōu)潮流分布必須滿足基本潮流方程，即n?PGi?PDi?Vi∑VGj(ijcosθij+Bijsinθij)=0?j=1??i∈SBnQ?Q?V∑VG(sinθ?Bcosθ)=0?GiDiijijijijij?j=1

6、?該式可簡(jiǎn)化為：g(x,u)＝0（2）不等式約束條件：1）有功電源出力上下限約束；2）可調(diào)無功電源出力上下限約束；3）帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器變比K調(diào)整范圍約束；4）節(jié)點(diǎn)電壓模值上下限約束；5）輸電線路或變壓器元件中通過的最大電流或視在功率約束；6）線路通過的最大有功潮流或無功潮流約束；7）線路兩端節(jié)點(diǎn)電壓相角差約束，等等。部分用不等式表示如下P≤P≤P（i∈S）GiGiGiGQ≤Q≤Q（i∈S）RiRiRiRV≤V≤V（i∈S）iiiB2Pl=Pij=VVGij(ijcosθij+Bijsinθij)?VGiij≤Pl(l∈Sl)SSSSB、G、R、l分別是系統(tǒng)所有

7、節(jié)點(diǎn)集合、所有發(fā)電機(jī)集合、所有無功源PQPQ集合、所有支路集合。Gi、Gi為發(fā)電機(jī)i的有功、無功出力；Di、Di為節(jié)點(diǎn)i的有功、無功負(fù)荷；Vi、θi為節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值和相角，其中θi?θj=θij。G、ijB為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣第i行第j列約束的實(shí)部和虛部；P為線路l的有功潮流、設(shè)ijl線路l兩端節(jié)點(diǎn)為i、j。該模型采用的是節(jié)點(diǎn)電壓極坐標(biāo)表示形式，當(dāng)然也可以采用節(jié)點(diǎn)電壓直角坐標(biāo)的表示形式。統(tǒng)一表示為h(u,x)<=0則電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流的數(shù)學(xué)模型可表示為minf(,)ux?u??st..gux(,)=0?(hux,)≤0???五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果簡(jiǎn)化梯度法的迭代計(jì)算

8、步驟：1）令迭代計(jì)數(shù)k＝0；(0)2）